Nel 1884, la fortuna di un paziente sembrò andare di male in peggio.
Questo paziente aveva un cancro al collo che cresceva velocemente,
e poi si prese un'infezione batterica cutanea non correlata al cancro.
Ma dopo poco, successe qualcosa di inaspettato:
man mano che l'infezione guariva, anche il cancro iniziò a regredire.
Quando il dottor William Coley visitò il paziente sette anni dopo,
non c'era alcun segno visibile del cancro.
Coley credeva che stesse succedendo qualcosa di incredibile:
l'infezione batterica aveva stimolato il sistema immunitario del paziente
a combattere il cancro.
La fortunata scoperta di Coley lo portò ad aprire la strada
all'iniezione intenzionale di batteri per curare il cancro con successo.
Più di 100 anni dopo, i biologi sintetici hanno trovato un modo ancora migliore
di usare questi alleati una volta improbabili:
programmarli per trasportare i medicinali in modo sicuro direttamente ai tumori.
Il cancro si sviluppa quando le funzioni delle cellule si alterano,
inducendole a moltiplicarsi rapidamente e formare dei noduli chiamati tumori.
I trattamenti come la radioterapia, la chemioterapia e l'immunoterapia
cercano di uccidere le cellule maligne, ma possono colpire tutto il corpo
e danneggiare i tessuti sani nel processo.
Tuttavia, alcuni batteri come l'Escherichia coli
hanno il vantaggio unico di crescere selettivamente all'interno dei tumori.
Di fatto, il nucleo di un tumore costituisce un ambiente ideale
in cui possono moltiplicarsi in sicurezza, al riparo dalle cellule immunitarie.
Invece di causare un'infezione,
i batteri possono essere riprogrammati per trasportare i farmaci anti-cancro,
che si comportano come un trojan horse, colpendo il tumore dall'interno.
L'idea di programmare i batteri per percepire e reagire in modi nuovi
è un obiettivo primario nel campo della biologia sintetica.
Ma come si possono programmare i batteri?
La chiave è la manipolazione del loro DNA.
Inserendo delle sequenze genetiche particolari nei batteri,
questi possono essere indotti a sintetizzare molecole diverse,
incluse quelle che inibiscono la crescita del cancro.
Possono anche essere indotte a comportarsi in modi molto precisi
con l'aiuto di circuiti biologici.
Questi programmano diverse reazioni in base alla presenza, all'assenza
o alla combinazione di certi fattori.
Per esempio, i tumori hanno bassi livelli di ossigeno e pH
e producono specifiche molecole in eccesso.
I biologici sintetici possono programmare i batteri per rilevare quelle condizioni,
e, così facendo, reagire ai tumori evitando i tessuti sani.
Un tipo di circuito biologico, conosciuto come circuito di lisi sincronizzato
permette ai batteri non solo di trasportare farmaci,
ma di farlo secondo uno schema predefinito.
Innanzitutto, per evitare di danneggiare il tessuto sano,
la produzione di farmaci anti-cancro comincia con la crescita dei batteri,
il che si verifica solo all'interno del tumore stesso.
In seguito, dopo aver prodotto il farmaco,
un interruttore fa esplodere i batteri
quando raggiungono una soglia di popolazione critica.
Ciò rilascia il farmaco e al contempo riduce la popolazione batterica.
Tuttavia, una certa percentuale di batteri rimane in vita
per ricostituire la colonia.
Infine, il numero aumenta ancora fino ad attivare di nuovo l'interruttore
e continuare il ciclo.
Questo circuito può essere perfezionato per trasportare farmaci
con qualsiasi schema temporale vada meglio per combattere il cancro.
Questo approccio si è rivelato promettente negli studi clinici con i topi.
Non solo gli scienziati hanno eliminato con successo i linfomi
iniettati con batteri, ma l'iniezione ha stimolato il sistema immunitario
preparando le cellule immunitarie a identificare e attaccare nuovi linfomi
in altre parti del topo.
Al contrario di molte terapie,
i batteri non colpiscono un tipo specifico di cancro,
ma piuttosto le caratteristiche generali che tutti i tumori solidi condividono.
Inoltre, i batteri programmati non si limitano a combattere il cancro.
Possono fungere da sensori sofisticati
che monitorano le zone potenziali di future malattie.
I batteri probiotici buoni potrebbero rimanere dormienti nel nostro intestino,
dove potrebbero rilevare, prevenire e trattare i disturbi
prima che si presentino i sintomi.
I progressi tecnologici hanno generato entusiasmo per un futuro
con farmaci personalizzati, guidato da nanorobot meccanici.
Ma grazie a milioni di anni di evoluzione,
potremmo già avere un punto di partenza
nell'inaspettata forma biologica dei batteri.
Aggiungiamo al tutto la biologia sintetica
e chissà cosa potrebbe essere possibile a breve.